CN113031193B - 一种视觉封帽系统及封帽方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视觉封帽系统及封帽方法：系统包括图像分析装置、光路处理组件、光源、凸透镜及目标物。封帽时，将目标物固定于管座、将凸透镜固定于管帽；图像分析装置通过光路处理组件获取目标物的坐标并记录；光源向凸透镜发射测试光路，调节光源的位置使穿过凸透镜的测试光路形成发射透镜光斑；得到凸透镜的光斑中心点并标记；根据凸透镜的光斑中心点及目标物的坐标，使管帽正对管座；即可完成封帽作业。本发明的高精度封帽方案，采用视觉识别方案，精度高，可以做到±10um，完全满足高端产品的需求。本发明高精度封帽方案焦距可以调节，当不同芯片方案时，通过调节焦距来确保识别清晰，保证高精度。

Description

一种视觉封帽系统及封帽方法
技术领域
本发明涉及光器件加工领域，具体涉及一种视觉封帽系统及封帽方法。
背景技术
随着互联网、大数据、人工智能、高清电视的高速发展，网络带宽不断提升，高清视频会议，云服务，海量数据交换，移动办公等成为更加高效和更加开放的平台，终端设备不断发展，从而促进社会智能化和信息化办公，并对网络带宽及速率的要求也越来越高，人类使用各种方法来提高芯片传输速率，随着芯片速率的提高,光器件工艺的要求越来越高，尤其是对封帽精度的要求，若精度偏差，严重影响客户端的使用，会导致在客户端耦合不大等问题，而目前封帽都是通过机械定位来管控同心度，管控的精度能力有限，已经不能满足高端产品对封帽精度的需求，在这种背景下，急需一种视觉封帽系统及封帽方法。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种视觉封帽系统及封帽方法，解决了现有技术中封帽作业定位精度不高的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种视觉封帽系统：包括图像分析装置、光路处理组件、光源、凸透镜及目标物，其中：
目标物：固定于管座，并可向光路处理组件产生光路；
光路处理组件：对目标物产生的光路进行过滤、焦距调节处理；
光源：固定于图像分析装置，用于向凸透镜发射测试光路；
图像分析装置：根据光路处理组件处理后的光路对目标物的坐标进行采集并记录、采集测试光路穿过凸透镜后形成的光斑中心坐标并记录。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种视觉封帽系统：光路处理组件包括可形成完整光路的物镜、菱镜、目镜，菱镜的物镜、目镜相对侧设有滤光镜面、另一侧设有反射镜面，且光路通过物镜进入至菱镜、通过目镜进入至图像分析装置；
目镜、物镜相对于菱镜的距离均可调节。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种视觉封帽系统：物镜包括可切换至光路处理组件并可形成完整光路的低倍物镜或中倍物镜或高倍物镜。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种视觉封帽系统：目标物是激光器，激光器经过光路处理组件向图像分析装置发射光路；
凸透镜是发射透镜，发射透镜通过透明胶一连接发射管帽。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种视觉封帽系统：目标物是接收PD，接收PD通过光敏面向光路处理组件反射光信号，并进入至图像分析装置；
凸透镜是接收透镜，接收透镜通过透明胶二连接接收管帽。
一种封帽方法：按照以下步骤操作：
将目标物固定于管座、将凸透镜固定于管帽；
图像分析装置通过光路处理组件获取目标物的坐标并记录；
光源向凸透镜发射测试光路，调节光源的位置使穿过凸透镜的测试光路形成发射透镜光斑；
得到凸透镜的光斑中心点并标记；
根据凸透镜的光斑中心点及目标物的坐标，使管帽正对管座；
完成封帽作业。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种封帽方法：目标物是激光器，图像分析装置通过光路处理组件获取激光器激光发射点的坐标并记录；
管帽是发射管帽，凸透镜是发射透镜。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种封帽方法：目标物是接收PD，接收PD通过光敏面向光路处理组件反射光信号；
管帽是接收管帽，凸透镜是接收透镜；
封帽时，接收PD光敏面中心的坐标与接收透镜光斑中心的坐标重合。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种封帽方法：通过画圆法得到光斑中心点。
作为本发明的一种优选方案，前述的一种封帽方法：光路处理组件包括可形成完整光路的物镜、菱镜、目镜，菱镜的物镜、目镜相对侧设有滤光镜面、另一侧设有反射镜面，且光路通过物镜进入至菱镜、通过目镜进入至图像分析装置；目镜、物镜相对于菱镜的距离均可调节。
本发明所达到的有益效果：
相对于现有技术，本发明高精度封帽方案，采用视觉识别方案，精度高，可以做到±10um，完全满足高端产品的需求。
本发明高精度封帽方案焦距可以调节，当不同芯片方案时，通过调节焦距来确保识别清晰，保证高精度。
本发明高精度封帽方案放大倍数可以调节，具有三个放大透镜的档位切换，根据实际情况选择合适档位的透镜。
本发明高精度封帽方案，生产效率高，由于是视觉识别方法，能够兼容不同方案产品，且不需要调整设备。
附图说明
图1是本发明发射TO封帽原理图一（获取管座坐标）；
图2是本发明发射TO封帽原理图二（获取发射管帽坐标）；
图3是本发明接收TO封帽原理图一（获取管座坐标）；
图4是本发明接收TO封帽原理图二（获取接收管帽坐标）；
附图标记的含义1-激光器；2-物镜；3-菱镜；31-滤光镜面；4-反射镜面；5-目镜；6-图像分析装置；7-光源；8-发射透镜；81-透明胶一；9-发射管帽；10-透镜光斑；101-透镜光斑中心；11-接收PD；12-接收透镜光斑；121-接收透镜光斑中心；13-接收透镜；131-透明胶二；14-接收管帽；2A-低倍物镜；2B-中倍物镜；2C-高倍物镜；15-管座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图4所示：本实施例公开了一种视觉封帽系统：包括图像分析装置6、光路处理组件、光源7、凸透镜及目标物，其中：
目标物：固定于管座15，并可向光路处理组件产生光路；
光路处理组件用于对目标物产生的光路进行过滤、焦距调节处理。
光源7：固定于图像分析装置6，光源7也可以是图像分析装置6的一部分，两者的位置坐标是固定的，用于向凸透镜发射测试光路。
图像分析装置6：具备发光点采集、分析记录功能，用于根据光路处理组件处理后的光路对目标物的坐标进行采集并记录、采集测试光路穿过凸透镜后形成的光斑中心坐标并记录。
光路处理组件包括可形成完整光路的物镜2、菱镜3、目镜5，其中，菱镜3的物镜2、目镜5相对侧设有滤光镜面31、另一侧设有反射镜面4，且光路通过物镜2进入至菱镜3、通过目镜5进入至图像分析装置6。
其中，目镜5、物镜2相对于菱镜3的距离均可调节，用于实现聚焦、目标物的放大、缩小功能，目镜5的调节可采用现有技术中螺纹调节的方式实现，
而物镜2包括可切换至光路处理组件并可形成完整光路的低倍物镜2A或中倍物镜2B或高倍物镜2C，在使用时，三种规格的物镜只需其中之一切换至光路，具体切换方式属于现有技术。
本实施例还公开了一种封帽方法，具体如下：当进行封帽作业时，将目标物固定于管座15、将凸透镜固定于管帽，图像分析装置6通过光路处理组件获取目标物的坐标并记录；光源7向凸透镜发射测试光路，调节光源7的位置使穿过凸透镜的测试光路形成发射透镜光斑10，然后对发射透镜光斑10进行处理，例如，可采用画圆处理法得到发射透镜光斑中心101并标记。然后根据发射透镜光斑中心101及目标物的坐标，使管帽正对管座15，上电极下移封帽，在下移的过程中给予压力和大电流，使管帽焊接在管座上面，完成封帽过程。
需要注意的是：在上述目标物固定于管座15、将凸透镜固定于管帽的过程中，目标物相对于管座15的位置要达到目标物能够代表管座15的位置坐标的目的；同样，凸透镜相对于管帽的位置要达到凸透镜能够代表管帽位置坐标的目的。如果目标物与管座15的位置坐标有偏差、凸透镜与管帽位置坐标有偏差，则需要通过相应的坐标转化进行补偿，最终达到目标物能够代表管座15的位置坐标的目的、凸透镜能够代表管帽位置坐标的目的。
本实施例可用于发射TO封帽和接收TO封帽：
如图1及图2所示：当用于发射TO封帽时，前述的目标物是固定于管座15的激光器1，激光器1可通过共晶工艺焊接于管座15，激光器1经过光路处理组件向图像分析装置6发射光路；凸透镜是发射透镜8，发射透镜8通过透明胶一81连接发射管帽9。
封帽时，机械臂先把已经共晶好的管座15拾取到封装工作台上面，然后两个机械抓固定住管座15，此时通过上述的激光器1发光条识别方法，找到激光器发光条的坐标并记录，然后上电极拾取发射管帽9，通过图像分析装置6找到发射透镜光斑中心101，将发射管帽9转移到管座15正上方，使发射透镜光斑中心101对准管座15上激光器1发光条的坐标，此时上电极下移封帽，在下移的过程中给予压力和大电流，在发射透镜光斑中心101对准管座15上激光器1发光条的坐标的情况下，使管帽焊接在管座上面，完成发射TO的封帽过程。
在发射TO封帽过程中，本实施例的光路处理组件具有以下功能：当光线经过虑光镜面31时，虑光镜面31会把外界影响激光器1发光点的光过滤掉，保留激光器1发光点的光线透射过去，透射过去的光线经过反射镜面4时，反射镜面4会把光线反射出去，反射出去的光线经过目镜5，目镜5会把激光器1发光点再次放大，以到达高清的效果，图像分析装置6对激光器1发光点进行图像分析处理，计算出激光器1发光点的坐标并储存。
如图3及图4所示：当用于接收TO封帽时，前述的目标物是固定于管座15的接收PD11，两者的固定方式可采用银胶工艺焊接的方式实现。
接收PD11设有光敏面，该光敏面通常呈圆形，接收PD11通过光敏面向光路处理组件反射光信号，并进入至图像分析装置6；凸透镜是接收透镜13，接收透镜13通过透明胶二131连接接收管帽14。
在接收TO封帽过程中，机械臂先把已经固晶好的管座15拾取到封装工作台上面，然后两个机械抓固定住管座15，通过图像分析装置6找到发射透镜光斑中心101，然后上电极拾取接收管帽14，通过上述发射透镜光斑中心101识别方案来找到接收透镜13光斑中心，上电极拾取接收管帽14转移到管座15的正上方，使接收PD11光敏面中心的坐标与接收透镜13光斑中心的坐标重合，此时上电极下移封帽，在下移的过程中给予压力和大电流，在接收PD11光敏面中心的坐标与接收透镜13光斑中心的坐标重合的情况下，使接收管帽14焊接在管座15上面，完成接收TO的封帽过程。
在接收TO封帽过程中，本实施例的光路处理组件具有以下功能：接收PD11的光敏面区域正对物镜2，其中物镜2有三个，分别是低倍物镜2A、中倍物镜2B、高倍物镜2C，当光敏面区域大小不同时，通过选择合适的物镜来放大光敏面，使光敏面区域清晰，虑光镜面31会把外界影响光敏面光过滤掉，保留接收PD11光敏面光线透射过去，透射过去的光线经过反射镜面4，将光线反射出去，反射出去的光线经过目镜5，目镜5会把接收PD11的光敏面再次放大，以到达高清的效果，最后到达图像分析装置6，图像分析装置6会对接收PD11光敏面进行图像分析处理，计算出接收PD11光敏面中心的坐标并储存。
相对于现有技术，本发明高精度封帽方案，采用视觉识别方案，精度高，可以做到±10um，完全满足高端产品的需求。
本发明高精度封帽方案焦距可以调节，当不同芯片方案时，通过调节焦距来确保识别清晰，保证高精度。
本发明高精度封帽方案放大倍数可以调节，具有三个放大透镜的档位切换，根据实际情况选择合适档位的透镜。
本发明高精度封帽方案，生产效率高，由于是视觉识别方法，能够兼容不同方案产品，且不需要调整设备。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种视觉封帽系统，其特征在于：包括图像分析装置（6）、光路处理组件、光源（7）、凸透镜及目标物，其中：
目标物：固定于管座，并可向光路处理组件产生光路；
光路处理组件：对目标物产生的光路进行过滤、焦距调节处理；
光源（7）：固定于图像分析装置（6），用于向凸透镜发射测试光路；
图像分析装置（6）：根据光路处理组件处理后的光路对目标物的坐标进行采集并记录、采集测试光路穿过凸透镜后形成的光斑中心坐标并记录；
所述光路处理组件包括可形成完整光路的物镜（2）、菱镜（3）、目镜（5），所述菱镜（3）的物镜（2）、目镜（5）相对侧设有滤光镜面（31）、另一侧设有反射镜面（4），且光路通过物镜（2）进入至菱镜（3）、通过目镜（5）进入至图像分析装置（6）；
所述目镜（5）、物镜（2）相对于菱镜（3）的距离均可调节。
2.根据权利要求1所述的一种视觉封帽系统，其特征在于：所述物镜（2）包括可切换至光路处理组件并可形成完整光路的低倍物镜（2A）或中倍物镜（2B）或高倍物镜（2C）。
3.根据权利要求1所述的一种视觉封帽系统，其特征在于：所述目标物是激光器（1），所述激光器（1）经过光路处理组件向图像分析装置（6）发射光路；
所述凸透镜是发射透镜（8），所述发射透镜（8）通过透明胶一（81）连接发射管帽（9）。
4.根据权利要求1所述的一种视觉封帽系统，其特征在于：所述目标物是接收PD（11），所述接收PD（11）通过光敏面向光路处理组件反射光信号，并进入至图像分析装置（6）；
所述凸透镜是接收透镜（13），所述接收透镜（13）通过透明胶二（131）连接接收管帽（14）。
5.一种封帽方法，其特征在于：按照以下步骤操作：
将目标物固定于管座（15）、将凸透镜固定于管帽；
图像分析装置（6）通过光路处理组件获取目标物的坐标并记录；
所述光路处理组件包括可形成完整光路的物镜（2）、菱镜（3）、目镜（5），所述菱镜（3）的物镜（2）、目镜（5）相对侧设有滤光镜面（31）、另一侧设有反射镜面（4），且光路通过物镜（2）进入至菱镜（3）、通过目镜（5）进入至图像分析装置（6）；所述目镜（5）、物镜（2）相对于菱镜（3）的距离均可调节；
光源（7）向凸透镜发射测试光路，调节光源（7）的位置使穿过凸透镜的测试光路形成发射透镜光斑；
得到凸透镜的光斑中心点并标记；
根据凸透镜的光斑中心点及目标物的坐标，使管帽正对管座（15）；
完成封帽作业。
6.根据权利要求5所述的一种封帽方法，其特征在于：所述目标物是激光器（1），所述图像分析装置（6）通过光路处理组件获取激光器（1）激光发射点的坐标并记录；
所述管帽是发射管帽（9），所述凸透镜是发射透镜（8）。
7.根据权利要求5所述的一种封帽方法，其特征在于：所述目标物是接收PD（11），所述接收PD（11）通过光敏面向光路处理组件反射光信号；
所述管帽是接收管帽（14），所述凸透镜是接收透镜（13）；
封帽时，接收PD（11）光敏面中心的坐标与接收透镜（13）光斑中心的坐标重合。
8.根据权利要求5所述的一种封帽方法，其特征在于：通过画圆法得到光斑中心点。
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